Технологічний прогрес є невід’ємною складовою нашого життя, його вплив стає все більш помітним, зокрема і на культуру. Однією з найцікавіших серед інноваційних технологій є можливість створення тривимірних моделей пам’яток культури. Ця технологія не лише вражає своїм рівнем реалізму, але й має значний потенціал у збереженні та відтворенні культурної спадщини для майбутніх поколінь. Запрошуємо детальніше розглянути, як ця технологія працює та як вона може вплинути на наше розуміння та збереження культурного надбання.
Види сканувань та інші технології у створенні 3D пам’яток.
Лазерне сканування.
Одним з видів сканування пам’яток архітектури є лазерне сканування. Це технологія, яка використовує лазерне світло для створення точних тривимірних моделей архітектурних об’єктів, будівель та навіть цілих міських ландшафтів. Цей процес відомий також як 3D лазерне сканування або лідар (LiDAR — Light Detection and Ranging).
Робота лазерного сканера полягає у відправленні лазерного променя на об’єкт, а потім вимірюванні рефлексії цього променя. Сканер фіксує час, що потрібний для того, щоб лазерний промінь повернувся від об’єкта, і за допомогою цих даних визначає відстань до кожного точкового об’єкта на поверхні. Після того, як виміряні всі відстані, програмне забезпечення перетворює ці дані в точкову хмару, що представляє собою тривимірне відображення поверхні об’єкта. Ця точкова хмара потім обробляється та конвертується в 3D модель, яка може бути використана для візуалізації, аналізу або реконструкції об’єкта.
Лазерне сканування має широке застосування в консервації та реставрації пам’яток архітектури завдяки своїй здатності точно фіксувати форму, розміри та навіть текстуру об’єкта. Воно використовується для:
- Документування стану об’єкта: створення точних 3D моделей допомагає фіксувати поточний стан пам’яток для історичних записів та моніторингу стану збереження.
- Реставрації та консервації: деталізовані моделі сприяють плануванню та реалізації реставраційних робіт, дозволяючи точно відтворити пошкоджені або втрачені елементи.
- Доступності та освіти: тривимірні моделі можна використовувати для створення віртуальних турів та експозицій, роблячи культурну спадщину доступною широкому колу людей.
- Дослідження та аналізу: вчені та дослідники можуть використовувати 3D моделі для вивчення архітектурних особливостей, конструкційних технік та історичних змін в об’єктах.
Таким чином, лазерне сканування є потужним інструментом у збереженні та дослідженні архітектурної спадщини, адже надає детальну та точну інформацію про об’єкти, яка в подальшому може бути використана в різноманітних сферах, від освіти до консервації.
Фотограмметричне сканування
Фотограмметричне сканування — це процес створення тривимірних моделей об’єктів або місцевості на основі фотографій, зроблених з різних кутів огляду. Ця технологія використовує методи обчислювальної фотограмметрії для аналізу характеристик об’єкта, зокрема його форми, розмірів та положення в просторі, перетворюючи зібрані знімки в точні тривимірні репрезентації.
Основні етапи фотограмметричного сканування:
- Збір даних: Спочатку здійснюється фотографування об’єкта з різних кутів. Для більшої точності моделі важливо забезпечити високе перекриття між окремими знімками.
- Обробка знімків: Використовуючи спеціалізоване програмне забезпечення, знімки об’єднуються для створення єдиної тривимірної “хмари точок”, яка відображає точне положення поверхонь об’єкта.
- Створення 3D моделі: На основі “хмари точок” формується тривимірна поверхня об’єкта. Цей процес може включати текстурування моделі за допомогою оригінальних зображень для надання їй реалістичного вигляду.
Фотограмметричне сканування застосовується в оцифруванні пам’яток в багатьох цілях.
По-перше, в археології та історичних дослідженнях. Фотограмметрія дозволяє створювати детальні 3D моделі археологічних розкопок і історичних артефактів, сприяючи їх дослідженню без ризику для самого об’єкта.
По-друге, методика активно застосовується при консервації та реставрації, адже тривимірні моделі можуть слугувати основою для реставраційних робіт, дозволяючи точно відтворити пошкоджені елементи або цілісно відновити об’єкти.
Крім того, фотограмметрія є корисною при створенні віртуальних екскурсій та експозицій. Створені моделі можна використовувати для розробки інтерактивних віртуальних турів музеями, історичними місцями або архітектурними пам’ятками, роблячи культурну спадщину доступною ширшій аудиторії.
Також технологію можна використовувати при плануванні міських просторів. В масштабах містечкового планування, фотограмметрія може використовуватися для створення точних 3D карт міських районів, сприяючи аналізу та проектуванню інфраструктури.
Фотограмметричне сканування відкриває нові можливості для збереження, вивчення та презентації культурної спадщини, надаючи інструменти для точного та ефективного документування історичних та культурних об’єктів.
Інші технології.
Окрім вищеописаних видів сканування в створенні 3D пам’яток також використовуються інші технології, такі як панорамна зйомка та Штучний Інтелект.
Панорамна зйомка використовується зокрема для створення турів “360”. Це інтерактивні віртуальні відвідини, які дозволяють користувачам візуально досліджувати місця або простори під будь-яким кутом, через серію взаємопов’язаних панорамних зображень. Ці тури забезпечують 360-градусний перегляд, даючи можливість “обертати” сцену навколо себе та дивитися вгору, вниз, вліво та вправо, створюючи ефект реальної присутності в даному місці. Для створення таких турів використовуються різні технології, зокрема й фотограмметрія, але також й сферична фотографія або відеозйомка.
Панорамні тури часто використовуються для демонстрації туристичних пам’яток, історичних місць, готелів, нерухомості, освітніх закладів та інших об’єктів, які хочуть представити свої простори потенційним відвідувачам чи клієнтам в інтернеті. Вони надають детальне та занурювальне враження, що є більш інформативним та привабливим, ніж традиційні фотографії або відео.
Також при створенні 3D об’єктів може бути застосованим і Штучний Інтелект. Нейронні мережі можна навчити створювати зображення пам’яток культури на основі існуючих фотографій або описів, задавши необхідні параметри. За допомогою таких моделей можна створювати віртуальні реконструкції археологічних об’єктів або реалістичні зображення мистецьких творів. Зокрема, для моделювання скульптурної групи драмтеатру в Маріуполі також використовувалась нейронна мережа.
Хто займається створенням 3D об’єктів культурної спадщини в Україні?
Наразі в Україні є кілька команд та компаній, що займаються скануванням та відтворенням 3D об’єктів. Серед найбільш помітних представників галузі:
- SKEIRON: команда цифрує українську спадщину вже понад вісім років — і за цей час оцифрували палац культури «Енергетик» у Прип’яті, Софійський собор, Золоті ворота, костел святого Миколая, Чернівецький університет та більшість пам’яток ЮНЕСКО. З них – більше 100 об’єктів оцифровано у високій деталізації. Наразі SKEIRON відслідковує стан оцифрування памʼяток по Україні.
- ГО “Пікселейтід Реалітіз”. Команда організації запустила військово-документальний проєкт «Музей Української перемоги», головною ціллю якого є збереження культурно-історичної спадщини у 3D та демонстрація світові боротьбу та надію українського народу через об’єкти, які постраждали від війни росії проти України. Також “Пікселейтід Реалітіз” наразі відсканували близько 85 об’єктів, створили 2 скани міст та 175 сканів монументів та статуеток.
- AERO3D – українська інженерна компанія, яка спеціалізується на 3D-моделюванні, лазерному скануванні, геодезії, фотограмметрії, віртуальних 3D-турах, фото- та відеозйомці. Наразі компанією створено моделі 25 об’єктів культурного значення та 16 моделей знищених росією військових та цивільних об’єктів, таких як автівки та церкви.
- My Future Heritage – проєкт що займається оцифруванням матеріальної культурної спадщини, створенням тактильних експозицій для незрячих та слабозорих осіб, 3D скануванням та друком, а також фотограмметрією. За ініціативи команди створено проєкт в межах якого планується оцифрувати понад 1100 творів Львівської національної галереї мистецтв імені Б.Г. Возницького.
Крім вищеописаних організацій в сфері створення цінних для України 3D об’єктів та моделей також працюють такі компанії, як: Town Image Studio, Hemo, MEMORYSAVERS та інші. Ця галузь має значний потенціал та цінність для нашої країни, тому розвиток подібних ініціатив є актуальною задачею.
Сканування та створення 3D пам’яток культурної спадщини є важливим для України з огляду на можливість збереження унікальних об’єктів, які під загрозою знищення часом або сусідом агресором. Крім того, ці технології дозволяють зробити культурну спадщину більш доступною для громадськості, навіть для тих, хто не може фізично відвідати ці об’єкти фізично.Технологія створення 3D об’єктів дозволяє віртуально досліджувати та вивчати культурні пам’ятки, що відкриває нові можливості для освіти, туризму та популяризації культурної спадщини України як в межах країни, так і за її межами.
